DE19741872C1 - Adaptive receiver for CDMA base station - Google Patents

Adaptive receiver for CDMA base station

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DE19741872C1
DE19741872C1 DE1997141872 DE19741872A DE19741872C1 DE 19741872 C1 DE19741872 C1 DE 19741872C1 DE 1997141872 DE1997141872 DE 1997141872 DE 19741872 A DE19741872 A DE 19741872A DE 19741872 C1 DE19741872 C1 DE 19741872C1
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Abstract

the receiver has a circuit (3) which estimates directional signal vectors at successive time points marking possible signal transition times for deriving pulse response vectors of the antenna array by correlating the demodulated signals from the antenna elements with transmitted signals recovered by remodulation (33) with Walsh symbols. A correlator (32) is followed by a circuit (34) for recursive construction of correlation matrixes from the coefficients of the pulse response vectors. Signal paths are set up according to the strongest signal powers determined in further processing.

Description

Die Erfindung betrifft einen Empfänger nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a receiver according to the preamble of claim 1.

Derartige Empfänger werden auch als Rake-Empfänger bezeichnet und werden eingesetzt, um in der Aufwärtsverbindung von dem Standard IS 95 entsprechenden CDMA-Mo bilfunksystemen an den Basisstationen einen möglichst guten Empfang zu gewährleisten und damit dazu beizutragen, daß von einer Basisstation eine möglichst große Fläche und/oder eine möglichst große Zahl von Teilnehmern versorgt werden kann. Such receivers are also called Rake receiver and are used to bilfunksystemen in the uplink of the IS 95 corresponding CDMA Mo to ensure at the base stations a best possible reception, thereby contributing to the fact that from a base station the largest possible area and / or a maximum number of participants can be supplied. Insbesondere wird - z. In particular - z. B. im urbanen Bereich, wo oft keine Sichtverbindung zwischen sendender Mobilstation und Basisstation besteht und nur reflektierte Anteile des ausgesendeten Signals empfangen werden - die Möglichkeit geschaffen, über unterschiedliche Ausbreitungswege zum Empfänger gelangte Sendesignalkomponenten, welche aus im allgemeinen unterschiedlichen Richtungen und zeitlich gegeneinander versetzt am Antennenarray des Empfängers eintreffen, einzeln zu verarbeiten, und anschließend zur Auswertung der enthaltenen Information konstruktiv zusammenfassen. As in an urban area where there is often no line of sight between the transmitting mobile station and base station, and only reflected portions of the transmitted signal are received - created the possibility via different propagation paths to the receiver reached transmission signal components which are added in generally different directions and in time with respect to each other at the antenna array the receiver arrive individually processed and then summed constructively to the evaluation of the information contained.

Ein derartiger Empfänger ist z. Such a receiver is z. B. in einem Aufsatz von AF Naguib und A. Paulraj mit dem Titel "Performance of Wireless CDMA with M - ary Orthogonal Modulation and Cell Site Antenna Arrays" in IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 14, No. As in an article by AF Naguib and A. Paulraj entitled "Performance of Wireless CDMA with M - ary Orthogonal Modulation and Cell Site Antenna Arrays", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol 14, No.. 9, December 1996, auf Seiten 1770-1783 beschrieben. 9, December 1996 at pages 1770-1783. Er benötigt zur Schätzung von die Einfallsrichtungen der Signalkomponenten berücksichtigenden Steuergrößen (channel vectors, weight vectors) für die einzelnen Rake-Verarbeitungspfade jeweils aus den HF-demodulierten Empfangssignalen der Antennenelemente vor und nach ihrer Entspreizung berechnete Antennenkorrelationsmatrizen, wie aus S. 1773, linke Spalte des og Aufsatzes hervorgeht. He needed for the estimation of the directions of incidence of the signal components taken into account control values ​​(channel vectors, weight vectors) for each rake processing paths respectively from the RF demodulated reception signals of the antenna elements before and calculated after their despreading Antennenkorrelationsmatrizen as from S. 1773, left column of og essay emerges. Insbesondere die Berechnung von Korrelationsmatrizen aus noch nicht entspreizten Signalen erfordert wegen der großen zu verarbeitenden Informationsmenge viel Zeit und Rechenkapazität. In particular, the calculation of correlation matrices that have not yet despread signals requires much time and computing power because of the large amount of information to be processed. Überdies ist bei der bekannten Schaltung nicht klar, ob eine bei solchen Einrichtungen geforderte Robustheit hinsichtlich einer gleichbleibenden Empfangsqualität auch dann gewährleistet ist, wenn einzelne, fehlerhaft entschiedene Walsh-Symbole zu einer falschen Auswahl von entspreizten Empfangssignalen für die Berechnung der benötigten Korrelationsmatrizen führen. Moreover, it is not clear in the known circuit whether a required in such devices robustness is also guaranteed in terms of a constant reception quality when individual erroneously decided Walsh symbols to a wrong selection of despread received signals perform the calculation of the required correlation matrices.

Außerdem ist es durch die EP 07 56 391 A1 bekannt, mittels einer speziell angepaßten Zeitfenstersteuerung die signalpfadabhängigen Lauf Zeiten für Korrelatoren zu ermitteln. It is also known from EP 07 56 391 A1 to determine the signal path-dependent transit times for correlators using a specially adapted time window control.

In der US 5 652 765 A ist ein Rake-Umsetzer (repeater) beschrieben, bei dem ein Signal aus einer Entscheidungslogik dazu benutzt wird, über eine Wichtungsfaktorsteuerung die Lauf Zeiten und damit die optimalen Empfangssignalpfade zu steuern. In US 5,652,765 A a Rake converter (repeater) is described in which a signal from a decision logic is used to control the propagation times and thus the optimum reception signal paths via a weighting factor controller.

Aus der US 5 563 610 A ist ein Rake-Receiver bekannt, der in einer Ausführung über einen sogenannten zusätzlichen Scanner-Receiver verfügt und bei dem die Laufzeiten speziell voreingestellt sind und eine hieran angepaßte Auswertematrix die Diversitysteuerung übernimmt. From US 5,563,610 A a rake receiver is known which has in one embodiment a so-called additional scanner receiver and wherein the transit times are specially preset and a thereto adapted evaluation matrix assumes the diversity control.

Aus der US 5 218 619 A ist eine Variante der Recodierung und Remodulation bereits entschiedener Walsh-Signale zur Verbesserung des Signal-Rauschverhältnisses bekannt. From US 5,218,619 A a variant of the re-encoding and remodulation is already decided Walsh signals to improve the signal-to-noise ratio is known.

Außerdem ist aus der DE 44 41 543 A1 ein Empfänger und ein Verfahren zum Demodulieren eines CDMA-Signals bekannt. In addition, a receiver and a method for demodulating a CDMA signal is known from DE 44 41 543 A1.

Dieses Verfahren umfaßt folgende Schritte: Erzeugen von Datenabtastwerten aus mindestens einem empfangenen CDMA-Signal, Sammeln zu Blöcken und Korrelieren der Datenabtastwerte mit Verschiebungen mindestens einer bekannten Signatursequenz, um mehrere Korrelationen für jede Signatursequenz zu erzeugen, Auswählen einer der mehreren Korrelationen für jeden Signalstrahl des oder der CDMA-Signale, Decodieren des mindestens einen CDMA-Signals unter Verwendung der ausgewählten Korrelationen und der Kanalabgriffkoeffizienten, um mindestens eine gesendete Informationszeichensequenz zu bestimmen. This method comprises the steps of: generating data samples from at least one received CDMA signal, collecting into blocks and correlating the data samples with shifts of at least a known signature sequence to produce a plurality of correlations for each signature sequence, selecting one of the plurality of correlations for each signal beam from the or the CDMA signals, decoding the at least one CDMA signal using the selected correlations and the Kanalabgriffkoeffizienten to determine at least a transmitted information symbol sequence.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen adaptiven Empfänger für Antennenarrays in CDMA Basisstationen von nach dem Standard IS-95 ausgelegten Mobilfunksystemen anzugeben, der eine sehr wirksame, adaptiv steuerbare Antennenrichtcharakteristik besitzt, die den Nutzanteil mehrerer auf unterschiedlichen Signalwegen und im allgemeinen zeitversetzt zum Antennenarray gelangender Komponenten desselben Signals verstärkt und Störsignale möglichst stark abschwächt, und der außerdem eine ausreichende Robustheit gegenüber fehlerhaften Entscheidungen bei der Demodulation einzelner Walsh-Symbole aufweist und möglichst wenig Implementierungsaufwand benötigt. The invention has for its object to provide an adaptive receiver for antenna arrays in CDMA base stations designed in accordance with the standard IS-95 cellular systems, which has a very effective, adaptive controllable antenna directivity, the more successful forming the useful part on different signal paths and time offset in general to antenna array components of the same signal amplified and noise attenuating as much as possible, and also has a sufficient robustness against erroneous decisions in the demodulation of individual Walsh symbols and a minimum implementation effort required.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. This object is solved by the features specified in patent claim 1. Der Empfänger nach der Erfindung sieht insbesondere keine aufwendige Berechnung von Antennenkorrelationsmatrizen aus noch nicht entspreizten Empfangssignalen vor. The receiver of the invention provides, in particular, no complicated calculation of Antennenkorrelationsmatrizen from not despread received signals.

Weiterbildungen des Empfängers nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben: Further developments of the receiver according to the invention are described in the dependent claims:
So betrifft Patentanspruch 2 eine Maßnahme, die den Zeitversatz zwischen ankommenden Empfangssignalen und durch Remodulation von bereits entschiedenen Walsh-Symbolen rekonstruierten Sendesignalen ausgleicht und damit eine noch bessere korrelative Schätzung der Impulsantwort- Koeffizienten ermöglicht. So to claim 2 relates to a measure which compensates for the time lag between incoming receive signals and re-modulation of already decided Walsh symbols reconstructed transmission signals and thus allows an even better correlative estimate of the impulse response coefficients.

Patentanspruch 3 betrifft die mathematische Ausführung der korrelativen Schätzung der Impulsantwort-Koeffizienten. Claim 3 concerns the mathematical version of correlative estimate of the impulse response coefficients. Die verwendete Methode arbeitet schnell und erfordert wenig Rechenaufwand. The method used is fast and requires little computational effort.

Gegenstand des Patentanspruchs 4 ist die Bemessung der Korrelationslänge. Subject matter of claim 4 is the calculation of the correlation length.

Patentanspruch 5, schließlich, gibt einen Wert für den Mittelungsparameter an, der sowohl eine befriedigende Schätzgenauigkeit als auch die erforderliche Robustheit des Empfängers gegenüber Rückkopplung einzelner fehlerhaft entschiedener Walsh-Symbole gewährleistet. Patent claim 5, finally, is a value for the averaging parameter that ensures both a satisfactory estimation accuracy and the required robustness of the receiver compared with feedback individual faulty decided Walsh symbols.

Ein Ausführungsbeispiel des Empfängers nach der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Figur (Figur) ausführlich beschrieben. An embodiment of the receiver according to the invention is described below with reference to a figure (figure) described in detail.

Die Figur zeigt ein Blockschaltbild eines Empfängers nach der Erfindung. The figure shows a block diagram of a receiver according to the invention. Einem Antennenarray 10 sind parallel eine Demodulatorbaugruppe 2 und eine Schaltung zur Richtungssignatur- und Laufzeitschätzung 3 nachgeschaltet. An antenna array 10, a Demodulatorbaugruppe 2 and a circuit for Richtungssignatur- and runtime estimate 3 are parallel connected downstream.

Das Antennenarray umfaßt z. The antenna array comprises z. B. M = 8 im Abstand von je einer halben Trägerwellenlänge voneinander, zueinander parallel, entlang einer horizontal verlaufenden Basis angeordnete Antennenelemente 11 . 8, for example, M = parallel to one another at intervals of half a carrier wavelength from each other, disposed along a horizontally extending base antenna elements. 11 . , . , 18 , und erfüllt damit die Bedingungen des spatialen Abtasttheorems. 18, and thus meets the conditions of the spatial sampling theorem. Den einzelnen Antennenelementen sind in der Figur nicht dargestellte I/Q-Demodulatoren nachgeschaltet, die die Antennensignale in das Basisband demodulieren und den nachgeordneten Baugruppen entsprechende Inphase- und Quadratursignale x i zur Verfügung stellen. The individual antenna elements are not shown in the figure, I / Q-demodulators downstream of which demodulate the antenna signals to baseband and provide the downstream assemblies corresponding in-phase and quadrature signals x i are available.

Die Demodulatorbaugruppe 2 , die im wesentlichen durch einen Rechner mit geeigneten Signalein- und -ausgängen gebildet wird, arbeitet als inkohärenter Rake-Empfänger und weist z. The Demodulatorbaugruppe 2, which is essentially constituted by a computer with appropriate signal inputs and outputs, works as incoherent rake receiver, and has, for. B. L = 4 Verarbeitungspfade auf, in denen die jeweils vier am stärksten einfallenden Mehrwegekomponenten der auszuwertenden Signale unabhängig voneinander verarbeitet werden. B. L = 4 processing paths, in which the four most incident respective multipath components of the signals to be evaluated are processed independently. In voneinander unabhängigen Korrelatorbänken 23 a. In independent Korrelatorbänken 23 a. . , . , 23 d werden die zu verarbeitenden Signale entspreizt und einer FHT-Transformation (Fast-Hadamard-Trans formation) unterzogen. 23 d to be processed signals are despread and one FHT transform (Fast Hadamard Transform formation) is subjected. Dabei werden alle potentiellen Walsh-Symbole detektiert und nachfolgend in bekannter Weise, durch Betragsquadratbildung in Schaltungen 24 a. In this case, all potential Walsh symbols are detected and subsequently in a known manner, by absolute value squaring circuits 24 in a. . , . , 24 d und anschließende Addition und Maximalwertsuche in für alle Verarbeitungspfade gemeinsamen Schaltungen 25 und 26 entschieden. Decided 24 d and subsequent addition and maximum value search in common for all processing paths circuits 25 and 26th Die entschiedenen Walsh-Symbole werden einer nachfolgenden, nicht näher beschriebenen, den Vorschriften des Standards IS-95 entsprechenden Auswerteschaltung 4 zur weiteren Verarbeitung zugeführt. The decided Walsh symbols are supplied to a subsequent, not described in detail, corresponding to the requirements of the Standard IS-95 evaluation circuit 4 for further processing.

In allen Verarbeitungspfaden wird in Vektorkombinierern 21 a. In all processing paths is in Vektorkombinierern 21 a. . , . , 21 d, die hier an den Eingängen der Verarbeitungspfade der Demodulatorbaugruppe angeordnet sind, zur Ausbildung von Antennenrichtdiagrammen eine Vektormultiplikation der einzelnen komplexwertigen I/Q-demodulierten Antennensignale mit räumlichen Filtergrößen vorgenommen, die eine bestimmte Einfallsrichtung des Empfangssignals bevorzugen und andere Einfallsrichtungen möglichst unterdrücken. 21 d, which are arranged here at the inputs of the processing paths of the Demodulatorbaugruppe, made a vector multiplication of each complex I / Q-demodulated antenna signals with spatial filter sizes for the formation of antenna directivity patterns, who prefer a certain direction of arrival of the received signal and suppress other directions of incidence as possible. Als räumliche Filtergrößen werden dazu z. As a spatial filter sizes are to z. B. konjugiert komplexe Werte der Elemente eines in regelmäßigen Zeitintervallen durch Schätzung gewonnenen Richtungssignaturvektors â 1 verwendet. B. complex conjugate values of the elements of a recovered at regular time intervals by estimating direction signature vector â 1 was used. Das nach Addition der entsprechend ihrer Einfallsrichtung gewichteten I/Q-demodulierten Antennensignale entstehende, skalare komplexe Ausgangssignal r(i) jedes Vektorkombinierers wird, vor Eingabe in die nachgeschaltete Korrelatorbank, in einer Verzögerungsschaltung 22 a. The weighted addition of the direction of incidence according to their I / Q-demodulated antenna signals resulting scalar complex output signal r (i) of each Vektorkombinierers, before entering into the downstream correlator, a delay circuit 22 a. . , . , 22 d um eine für den vom jeweiligen Verarbeitungspfad zu erfassenden Signalweg charakteristische Signallaufzeit τ 1 verzögert, die so bemessen ist, daß die über die erfaßten Signalwege zu unterschiedlichen Zeiten eingehenden Signalkomponenten synchronisiert werden. 22 d is a characteristic of the to be detected by the respective signal processing path signal propagation time τ 1 delay which is so dimensioned that are synchronized via the detected signal paths at different times incoming signal components. Die charakteristischen Signallaufzeiten τ 1 werden, wie auch die Richtungssignaturvektoren â 1 , für die einzelnen auszuwertenden Signalwege von der Schaltung zur Richtungssignatur- und Laufzeitschätzung 3 zur Verfügung gestellt. The characteristic signal delay times τ 1, as well as the direction signature vectors â 1, provided for each signal to be evaluated, by means of the circuit for Richtungssignatur- and runtime estimate 3 is available.

Die Schaltung zur Richtungssignatur- und Laufzeitschätzung 3 hat die Aufgabe, für jeden, von einem Verarbeitungspfad zu erfassenden Signalweg den Richtungssignaturvektor â 1 und die zugehörige charakteristische Laufzeit τ 1 zu ermitteln und diese Größen den sich ändernden Gegebenheiten der Funkschnittstelle des CDMA-Systems für die bestehende Verbindung nachzuführen. The circuit for Richtungssignatur- and runtime estimate 3 has the function of each, to be detected by a processing path signal the direction signature vector a 1 and the associated characteristic time delay τ 1 to be determined and these values to the changing conditions of the radio interface of the CDMA system to the existing to track connection. So müssen die Kanaleigenschaften des Antennenarrays für die z. Thus, the channel characteristics of the antenna array for such need. B. L = 4 erfaßten stärksten Signalkomponenten in kurzen Zeitabständen nacheinander ermittelt werden und es muß sichergestellt werden, daß diese Signalkomponenten auch wirklich die leistungsstärksten Signalkomponenten sind. B. L = 4 detected strongest signal components at short intervals are determined in succession and it must be ensured that these signal components are really the most powerful signal components. Im Falle, daß durch Ortsänderung des mobilen Senders sich eine Signalkomponente abschwächt und eine andere mit höherer Leistung einfällt, muß, anstelle der bisher erfaßten Signalkomponente, die mit der höheren Leistung ausgewertet und hierzu einem Verarbeitungspfad zugeordnet werden. In the case that, by change of position of the mobile transmitter a signal component attenuates, and another incident with higher power must be evaluated with higher performance and assigned to a processing path for this purpose instead of the previously detected signal component.

Die Schaltung zur Richtungssignatur- und Laufzeitschätzung 3 nimmt in einem Korrelator 32 eine korrelative Schätzung der komplexwertigen Impulsantworten für alle M Antennenelemente 11 . The circuit for Richtungssignatur- and runtime estimate 3 receives a correlative estimate of the complex impulse responses for all M antenna elements 11 in a correlator 32nd . , . , 18 des Antennenarrays 10 vor. 18 of the antenna array 10 from. Hierzu werden die I/Q-de modulierten Empfangssignale x i aller M Antennenelemente nach einer Zeitverzögerung in einem dem Korrelator vorgeschalteten Zeitglied 31 mit Signalen s i korreliert, die aus bereits entschiedenen Walsh-Symbolen, die am Ausgang der Demodulatorbaugruppe 2 anstehen, durch Remodulation in einem Walsh-Modulator 33 gewonnen werden und den jeweils von der Mobilstation gesendeten Signalen entsprechen. For this purpose, the I / Q de-modulated received signals x i of all M antenna elements are correlated by a time delay in an upstream the correlator timing element 31 with signals S i in from already decided Walsh symbols that are pending at the output of Demodulatorbaugruppe 2 through remodulation a Walsh modulator 33 are obtained and correspond to the signals transmitted from the mobile station, respectively. Das Zeitglied ist dabei so bemessen, daß die Zeitverzögerung der zur Demodulation, Entscheidung und Remodulation von Walsh-Symbolen benötigten Verarbeitungszeit entspricht und damit den durch die Rekonstruktion der Sendesignale bedingten Zeitversatz ausgleicht. The timing element is dimensioned so that the time delay required for the demodulation, decision and re-modulation of Walsh symbols corresponding processing time, and thus compensates for the induced by the reconstruction of the transmission signals time offset. Die Korrelation erfolgt aufwandsgünstig, mittels schneller Faltung unter Anwendung von FFT-Algorithmen im Frequenzbereich und liefert Impulsantwort-Vektoren, deren Koeffizienten z 1 (k) die reinen, von der jeweils gesendeten Information befreiten Impulsantworten der Antennenelemente für eine vorgegebene Zahl aufeinanderfolgender, möglicher Signallaufzeiten 1 darstellen. The correlation is done cost-effectively, by means of fast convolution using FFT algorithms in the frequency domain and provides impulse response vectors, the coefficients of z 1 (k) the pure, freed from the respective transmitted information impulse responses of the antenna elements for a predetermined number of consecutive, possible signal delay times 1 represent. Die Korrelationslänge wird dabei, z. The correlation length is about to z. B. entsprechend der Dauer einer Power-Control-Group des Standards IS 95, zu 1,25 ms gewählt. B., selected according to the duration of a power control group of the standard IS 95 to 1.25 ms.

Aus den Koeffizienten der Impulsantwort-Vektoren lassen sich in einer nachfolgenden Schaltung 34 , z. From the coefficients of the impulse response vectors can be used in a subsequent circuit 34, z. B. einem entsprechend programmierten Rechner, für alle möglichen Signallaufzeiten 1, Antennenkorrelationsmatrizen R zz,1 rekursiv aufbauen, wobei die Matrixelemente die Form B. a suitably programmed computer, for all possible signal transit times 1, Antennenkorrelationsmatrizen R zz, 1 recursively construct, wherein the matrix elements have the form

R zz,1 (k) = (1-η)R zz,1 (k-1) + η z 1 (k) z 1 H (k) R zz, 1 (k) = (1-η) R zz, 1 (k-1) + η z 1 (k) z 1 H (k)

besitzen. have. Die Indizes 1 beschreiben hier die Laufzeitabhängigkeit, k symbolisiert die Zeitvarianz der Impulsantworten von z. The indices 1 describe the run-time dependence here, k symbolizes the time variance of the impulse responses by z. B. 1,25 ms. B. 1.25 ms. η stellt einen Mittelungsparameter dar, über den die Schätzgenauigkeit und die Nachführgeschwindigkeit eingestellt werden können. η represents an averaging parameter that allows the estimation accuracy and the tracking speed can be adjusted. Die Wahl η = 0,1 stellt eine ausreichende Unterdrückung rückgekoppelter fehlerhafter Information (falsch entschiedene Walsh-Symbole) bei hinreichender Nachführgeschwindigkeit sicher. Choosing η = 0.1 provides a sufficient suppression of recurrent safe erroneous information (false decided Walsh symbols) with sufficient tracking speed.

Aus den Antennenkorrelationsmatrizen werden nun in parallelen Schaltungen 35, 36, die auch durch Programme eines Rechners realisiert sein können, die Richtungssignaturvektoren â 1 berechnet und die mittleren Empfangsleistungen (Pfadleistungen) zur Auswahl der L wichtigsten, dh leistungsstärksten Signalwege bestimmt. Are prepared from the Antennenkorrelationsmatrizen now in parallel circuits 35, 36, which can also be realized by programs of a computer, the direction signature vectors â 1 is calculated, and the average received powers (path services) for selecting the L most important, that is the most powerful signal paths determined. Die Berechnung der Richtungssignaturvektoren kann dabei in bekannter Weise durch Potenziteration gemäß The calculation of the direction of signature vectors may be fed in a known manner by Potenziteration according

â 1 (k) = c(k)R zz,1 (k)â 1 (k-1) a 1 (k) = c (k) R zz, 1 (k) â 1 (k-1)

erfolgen, wobei c(k) zur Normierung der Länge des Vektors â 1 (k) auf einen festen Wert, z. carried out, where c (k) for normalizing the length of the vector â 1 (k) to a fixed value, for example. B. = 1, dient. B. = 1, is used. Die Pfadleistungen p 1 (k) werden jeweils aus der Spur, dh der Summe der Elemente der Hauptdiagonalen der jeweiligen Antennenkorrelationsmatrizen gewonnen: The path powers P 1 (k) are respectively out of the track, ie the sum of the elements of the main diagonal of the respective Antennenkorrelationsmatrizen obtained:

p 1 (k) = 1/M spur{R zz,1 (k)}, p 1 (k) = 1 / M track {R zz, 1 (k)},

wobei M die Zahl der Antennenelemente wiedergibt. wherein M represents the number of antenna elements. In einer Auswahlschaltung 37 werden danach anhand der berechneten Pfadleistungen die vier stärksten Signalkomponenten bestimmt und die zugehörigen Signallaufzeiten τ 1 und Richtungssignaturvektoren â 1 an die Demodulatorbaugruppe ausgegeben. In a selection circuit 37 thereafter, the four strongest signal components are calculated based on the path determined services and the associated signal propagation times τ 1 and the direction of signature vectors â 1 output to the Demodulatorbaugruppe.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

2 2

Demodulatorbaugruppe Demodulatorbaugruppe

3 3

Schaltung zur Richtungssignatur- und Laufzeitschätzung Circuit for Richtungssignatur- and run-time estimation

4 4

Auswerteschaltung evaluation

10 10

Antennenarray antenna array

11 11

, .

18 18

Antennenelemente antenna elements

21 21

a, d Vektorkombinierer a, d Vektorkombinierer

22 22

a, d Verzögerungsschaltung a, d delay circuit

23 23

a, d Korrelatorbank a, d correlator

24 24

a, d Schaltung zur Betragsquadratbildung a, d circuit for absolute value squaring

25 25

Schaltung zur Addition der Pfadergebnisse Circuit for adding the path Results

26 26

Schaltung zur Maximalwertauswahl The maximum value selection circuit

31 31

Zeitglied timer

32 32

Korrelator zur Schätzung der Antennen-Impulsantworten Correlator to estimate the antenna impulse responses

33 33

Walsh-Modulator Walsh modulator

34 34

Schaltung zum rekursiven Aufbau von Antennenkorrelationsmatrizen Circuit for recursive structure of Antennenkorrelationsmatrizen

35 35

Schaltung zur iterativen Berechnung von Richtungssignaturvektoren Circuitry for iteratively calculating direction signature vectors

36 36

Schaltung zur Bestimmung der mittleren Empfangsleistungen Circuit for determining the average received powers

37 37

Auswahlschaltung select circuit
M Zahl der Antennenelemente M number of antenna elements
L Zahl der Rake-Verarbeitungspfade L number of rake processing paths
x(i) HF-demodulierte, komplexwertige Antennensignale x (i) HF-demodulated complex-valued antenna signals
r 1 r 1

(i), r L (i), r L

(i) skalare Ausgangssignale der Vektorkombinierer (I) outputs of the scalar Vektorkombinierer
â 1 â 1

Richtungssignaturvektoren für die einzelnen Verarbeitungspfade Direction signature vectors for the individual processing paths
τ 1 τ 1

Signallaufzeiten für die erfaßten Signalwege Signal propagation times of the detected signal paths
x(i) HF-demodulierte Antennensignale x (i) HF-demodulated antenna signals
s(i) remodulierte, entschiedene Walsh-Symbole s (i) re-modulated, decided Walsh symbols
z 1 z 1

(k) Impulsantwort-Koeffizienten (K) the impulse response coefficients
R zz,1 R zz, 1

(k) Antennenkorrelationsmatrizen (K) Antennenkorrelationsmatrizen
p 1 p 1

(k) Pfadleistungen der einzelnen Signalwege (K) path powers of the individual signal paths

Claims (5)

1. Empfänger für Basisstationen in entsprechend dem Standard IS 95 betriebenen CDMA-Mo bilfunksystemen mit einem Antennenarray ( 10 ) mit mehreren Antennenelementen ( 11 . . . 18 ) und diesen nachgeschalteten I/Q-Demodulatoren, mit einer Demodulatorbaugruppe ( 2 ) mit mehreren Verarbeitungspfaden ( 21 a- 24 a; 21 d- 24 d), in denen auf jeweils mehreren unterschiedlichen Signalwegen auf das Antennenarray gelangende Komponenten einzelner von Mobilstationen ausgesendeter Signale, vor ihrer Kombination in einem nachgeschalteten inkohärenten Rake-Kombinierer ( 25 , 26 ), an dessen Ausgang entschiedene, das Nutzsignal enthaltende Walsh-Symbole zur Weiterverarbeitung entnehmbar sind, unabhängig voneinander verarbeitet werden, wobei die einzelnen Verarbeitungspfade jeweils Empfangskanäle bilden, die auf die wichtigsten Signalwege räumlich und zeitlich optimal eingestellt sind und Veränderungen dieser Signalwege nachgeführt werden, indem in den einzelnen Verarbeitungspfaden eine komplex 1. Receiver for base stations in accordance with the standard IS 95 operated CDMA Mo bilfunksystemen with an antenna array (10) having a plurality of antenna elements (11... 18) and downstream thereof the I / Q demodulators, a Demodulatorbaugruppe (2) having a plurality of processing paths (21 a- 24 a; 21 d-24 d) in which reaching respectively a plurality of different signal paths on the antenna array components individual emitted from mobile stations signals prior to their combination in a downstream incoherent rake combiner (25, 26), at the can be taken from output decisive, containing the wanted signal Walsh symbols for further processing, are processed independently of one another, wherein in each case the individual processing paths form reception channels that are spatially adjusted and optimally timed to the most important signal paths and changes in these signal paths to be tracked by the individual processing paths a complex e Vektorkombination der von den Antennenelementen empfangenen, I/Q-de modulierten Inphase- und Quadratursignale (x(i)) mit für einzelne auszuwertende Signalwege geschätzten Richtungssignaturvektoren (â 1 ) erfolgt, und mit einer Schaltungsanordnung ( 3 ) zur Schätzung der benötigten Richtungssignaturvektoren unter Verwendung von für eine Vielzahl aufeinanderfolgender möglicher Signallaufzeiten erstellten Antennenkorrelationsmatrizen (R zz,1 (k)), dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltungsanordnung ( 3 ) zur Schätzung der Richtungssignaturvektoren zu aufeinanderfolgenden, mögliche Signallaufzeiten markierenden Zeitpunkten zur Gewinnung von Impulsantwort-Vektoren des Antennenarrays die von den Antennenelementen empfangenen, I/Q-demodulierten Signale (x i ) mit aus bereits entschiedenen Walsh-Sym bolen durch Remodulation wiedergewonnenen Sendesignalen korreliert und hierzu einen Korrelator ( 32 ) und einen Remodulator ( 33 ) enthält, daß dem Korrelator eine Schaltung ( 34 ) z e vector combination of the signals received by the antenna elements, the I / Q de-modulated in-phase and quadrature signals (x (i)) with for individual evaluated signal paths estimated direction signature vectors (A 1) is carried out, and with a circuit arrangement (3) below to estimate the required direction signature vectors using created for a plurality of successive possible signal transit times Antennenkorrelationsmatrizen (R zz, 1 (k)), characterized, in that the circuit arrangement (3) for estimating the direction signature vectors to successive possible signal transit times labeling times for obtaining impulse response vectors of the antenna array of the antenna elements received I / Q-demodulated signals (x i) with from already decided Walsh Sym bolen by remodulation of the recovered transmitted signals correlates and for this purpose includes a correlator (32) and a remodulator (33), in that the correlator includes a circuit (34) z um rekursiven Aufbau von Antennenkorrelationsmatrizen aus den Koeffizienten (z 1 (k)) der Impulsantwort-Vektoren nachgeschaltet ist, wobei über die Wahl eines Mittelungsparameters (η) die Schätzgenauigkeit und die Nachführgeschwindigkeit eingestellt werden, daß in weiteren Schaltungen ( 35 , 36 , 37 ) aus den Antennenkorrelationsmatrizen einerseits durch Potenziteration die Richtungssignaturvektoren (â 1 ) berechnet, andererseits durch Berechnung der Spur der Antennenkorrelationsmatrizen die mittleren Pfadleistungen (p 1 (k)) und die Komponentenlaufzeiten (τ 1 ) für die die stärksten Pfadleistungen erbringenden Signalwege bestimmt werden, und daß für eine vorgegebene Zahl von die stärksten Signalleistungen erbringenden Signalwegen der jeweils geschätzte Richtungssignaturvektor zusammen mit der für den jeweiligen Signalweg maßgebenden Komponentenlaufzeit den auf die jeweiligen Signalwege eingestellten Verarbeitungspfaden zur Verfügung gestellt werden. to the recursive structure of Antennenkorrelationsmatrizen from the coefficients (z 1 (k)) of the impulse response vectors is connected downstream, wherein on the choice of averaging parameter (η), the estimation precision and tracking speed are adjusted so that in further circuits (35, 36, 37) calculated from the Antennenkorrelationsmatrizen one hand by Potenziteration the direction signature vectors (a 1), on the other hand by calculating the trace of the Antennenkorrelationsmatrizen the average path powers (P 1 (k)) and the component durations (τ 1) for the strongest path providing the benefits are determined signal paths, and that for a predetermined number of the strongest signal providing the benefits of signal paths each estimated direction signature vector, together with the relevant for the respective signal components runtime the set to the respective signal paths processing paths are provided.
2. Empfänger nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Korrelator eine Verzögerungsschaltung ( 31 ) vorgeschaltet ist, deren Verzögerungszeit so eingestellt ist, daß sie der zur Demodulation, Entscheidung und Remodulation der Walsh-Symbole benötigten Verarbeitungszeit ungefähr entspricht. 2. Receiver according to claim 1, characterized in that the correlator, a delay circuit (31) connected upstream, whose delay time is adjusted so that it corresponds to the need for demodulation, decision and re-modulation of Walsh symbols about processing time.
3. Empfänger nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelation der I/Q-demodulierten Empfangssignale mit remodulierten, entschiedenen Walsh-Symbolen mittels schneller Faltung unter Anwendung von Fast-Fourier-Algorithmen erfolgt. 3. Receiver according to one of the claims 1 or 2, characterized in that the correlation of the I / Q-demodulated received signals with remodulated, decided Walsh symbols using fast convolution is carried out using fast Fourier algorithms.
4. Empfänger nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelationslänge entsprechend der Dauer einer Power-Control-Group des Standards IS 95, zu 1,25 ms gewählt wird. 4. A receiver according to claim 3, characterized in that the correlation length is chosen according to the duration of a power control group of the standard IS 95 to 1.25 ms.
5. Empfänger nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim rekursiven Aufbau der Antennenkorrelationsmatrizen aus den Impulsantwort-Koef fizienten ein Mittelungsparameter im Bereich von η = 0,1 Anwendung findet. 5. Receiver claims, characterized in that the recursive structure of the Antennenkorrelationsmatrizen from the impulse response coefficient coef an averaging parameters in the range of η = 0.1 finds application according to any one of the foregoing.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001063779A2 (en) * 2000-02-24 2001-08-30 Tantivy Communications, Inc. Method and system for economical beam forming in a radio communication system

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6421334B1 (en) * 1998-05-13 2002-07-16 Nortel Networks Limited Technique for time alignment of uplink CDMA signals
JP2001333002A (en) * 2000-05-24 2001-11-30 Ntt Docomo Inc Method for estimating transmitting antenna weight in mobile communication system and mobile communication terminal
US6956841B1 (en) * 2000-05-24 2005-10-18 Nokia Networks Oy Receiver and method of receiving a desired signal
JP2002026768A (en) * 2000-07-07 2002-01-25 Nec Corp Communication unit
US7006428B2 (en) * 2000-07-19 2006-02-28 Ipr Licensing, Inc. Method for allowing multi-user orthogonal and non-orthogonal interoperability of code channels
US8537656B2 (en) * 2000-07-19 2013-09-17 Ipr Licensing, Inc. Method for compensating for multi-path of a CDMA reverse link utilizing an orthogonal channel structure
US7911993B2 (en) * 2000-07-19 2011-03-22 Ipr Licensing, Inc. Method and apparatus for allowing soft handoff of a CDMA reverse link utilizing an orthogonal channel structure
US6977974B1 (en) * 2000-11-20 2005-12-20 At&T Corp. De-modulation of MOK(M-ary orthogonal modulation)
US6917581B2 (en) 2001-07-17 2005-07-12 Ipr Licensing, Inc. Use of orthogonal or near orthogonal codes in reverse link
US6947715B2 (en) * 2002-03-30 2005-09-20 Broadcom Corporation VOFDM receiver correlation matrix processing using factorization
WO2004001439A1 (en) * 2002-06-20 2003-12-31 Sirf Technology, Inc. Generic satellite positioning system receivers with programmable inputs and selectable inputs and outputs
US6738013B2 (en) * 2002-06-20 2004-05-18 Sirf Technology, Inc. Generic satellite positioning system receivers with selective inputs and outputs
US6747596B2 (en) * 2002-06-20 2004-06-08 Sirf Technology, Inc. Generic satellite positioning system receivers with programmable inputs
JP4309110B2 (en) * 2002-09-27 2009-08-05 パナソニック株式会社 Adaptive antenna radio communication device
US7200164B2 (en) * 2002-11-07 2007-04-03 Winbond Electronics Corp. Packet-based multiplication-free CCK demodulator with a fast multipath interference cipher
FI125462B (en) * 2013-01-29 2015-10-15 Inverpolis Oy Method and system for using a phased antenna array

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5218619A (en) * 1990-12-17 1993-06-08 Ericsson Ge Mobile Communications Holding, Inc. CDMA subtractive demodulation
DE4441543A1 (en) * 1993-11-22 1995-05-24 Ericsson Ge Mobile Communicat Receiver and method for demodulating a CDMA signal
US5563610A (en) * 1995-06-08 1996-10-08 Metawave Communications Corporation Narrow beam antenna systems with angular diversity
EP0756391A1 (en) * 1995-07-25 1997-01-29 Matra Communication Method of selecting radio wave propagation paths in a spread spectrum communication system
US5652765A (en) * 1993-08-06 1997-07-29 Ntt Mobile Communications Network Inc. Receiver and repeater for spread spectrum communications

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6067292A (en) * 1996-08-20 2000-05-23 Lucent Technologies Inc Pilot interference cancellation for a coherent wireless code division multiple access receiver
US5905721A (en) * 1996-09-26 1999-05-18 Cwill Telecommunications, Inc. Methods for channel estimation and signal detection of CDMA signals
US6078573A (en) * 1997-04-11 2000-06-20 Research Foundation Of State University Of New York Circuitry and method for demodulating code division multiple access (CDMA) signals

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5218619A (en) * 1990-12-17 1993-06-08 Ericsson Ge Mobile Communications Holding, Inc. CDMA subtractive demodulation
US5652765A (en) * 1993-08-06 1997-07-29 Ntt Mobile Communications Network Inc. Receiver and repeater for spread spectrum communications
DE4441543A1 (en) * 1993-11-22 1995-05-24 Ericsson Ge Mobile Communicat Receiver and method for demodulating a CDMA signal
US5563610A (en) * 1995-06-08 1996-10-08 Metawave Communications Corporation Narrow beam antenna systems with angular diversity
EP0756391A1 (en) * 1995-07-25 1997-01-29 Matra Communication Method of selecting radio wave propagation paths in a spread spectrum communication system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NAGUIB, A.F. et al.: "Performance of Wireless CDMA with M-ary Orthogonal Modulation and Cell Site Antenna Arrays". In: IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol.14, No.9, 1996, S.1770-1783 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001063779A2 (en) * 2000-02-24 2001-08-30 Tantivy Communications, Inc. Method and system for economical beam forming in a radio communication system
WO2001063779A3 (en) * 2000-02-24 2002-03-07 Tantivy Comm Inc Method and system for economical beam forming in a radio communication system
US7002902B2 (en) 2000-02-24 2006-02-21 Ipr Licensing, Inc. Method and system for economical beam forming in a radio communication system

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JP4071872B2 (en) 2008-04-02
US6324160B1 (en) 2001-11-27

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